网工复习（二）

3.局域网

3.1 CSMA/CD+二进制指数退避+最小帧长

局域网的拓扑结构主要有星型、总线型、环型和混合型

CSMA(Carrier Sense Multiple Access,载波监听多路访问)
基本原理：发送数据之前，先监听信道上是否有人在发送。若有，说明信道正忙，否则说明信道是空
闲的，然后根据预定的策略决定：
(1)若信道空闲，是否立即发送。
(2)若信道忙，是否继续监听。

例题：

二进制指数退避：

冲突n次之后，再次冲突的概率为\(1/(2^n)\)

最小帧长

3.2 以太网帧+以太网物理层规范

目标地址、源地址为mac地址（48位，6B）。
数据+填充：46B~1500B
最小帧长：64字节
最大帧长：1518字节
最大效率：1500/1518=98.8%；

以太网物理层规范
IEEE 802.3 以太网（10M)
快速以太网802.3u（100M)
T表示双绞线，F表示光纤


传送距离依次为： Z>L>S>T>C

3.2 vlan

虚拟局域网(Virtual Local Area Netwok, VLAN)
根据管理功能、组织机构或应用类型对交换局域网进行分段而形成的逻辑网络。
不同VLAN通信必须经过三层设备：路由器、三层交换机、防火墙等。
交换机默认为二层交换机，所以交换机不能实现不同vlan的通信。

冲突域和广播域：
(1)一个中继器和集线器是一个冲突域
(2)网桥/交换机的一个接口为一个冲突域
(3）一个VLAN为一个广播域，交换机默认所有接口都在VLAN 1
(4)路由器的一个接口为一个广播域

广播报文所能到达的整个访问范围称为二层广播域，简称广播域，同一广播域内的主机都能收到广播报文。

交换机vlan划分
静态划分VLAN：基于交换机端口。
动态划分VLAN:基于MAC地址、基于策略、基于网络层协议、基于网络层地址。

交换机端口类型
Access接口：只能传送单个VLAN数据，一般用于连接PC/摄像头等终端。
Trunk接口：能传送多个VLAN数据，一般用于交换机之间互联。
Hybrid接口：混合接口，包含Access和Trunk属性。
QinQ:双层标签，一般用于运营商城域网。

3.3 生成树协议

交换机单链路上行，存在单点故障，线路和设备都不具备冗余性。

冗余拓扑能够解决单点故障问题。但是冗余拓扑带来了二层环路问题。
实际网络环境中，经常产生二层环路从而引发网络故障。

网络中若存在二层环路，一旦出现广播数据帧，这些数据帧将被交换机不断泛洪，造成广播风暴。
广播风暴对网络危害非常大，将严重消耗设备CPU资源及网络带宽，需要格外注意。
广播风暴现象：网络慢、接口指示灯高速闪烁、CPU使用率高、CLI卡顿、远程管理卡或登录不上。

生成树 (Spansing-tree) 技术，能够在网络中存在二层环路时，通过逻辑阻塞(Block)特定端
口，从而打破环路，并且在网络出现拓扑变更时及时收敛，保障网络冗余性。
功能：1、防止二层环路 2、保障网络冗余

桥ID一共8个字节，由2个字节优先级和6个字节的MAC地址构成。
桥优先级默认为32768，可以手工修改。（最小0，次小4096，（4096的倍数））
路径开销与端口带宽成反比。

根端口：具有最低根路径的接口。
如果交换机上有多个端口拥有相同的根路径开销，则进一步比较接口上收到 BPD∪ 的优劣。
先cost,再桥id,再端口号

根桥上的端口一定为指定端口。
先选指定桥，再选指定端口。

根端口的对面一定是指定端口。

生成树协议：802.1dSTP(慢，拓扑收敛需要30-50s)
快速生成树协议802.1wRSTP(快，6s内完成收敛)
多生成树协议802.1sMSTP(实现多个VLAN负载均衡)

STP(SpansingTreeProtocol) 协议用来发现和消除网络中的环路。运行该协议的设备通过相互之
间发送BPDU报文，在交换网络中选举根桥，通过依次比较该报文中包含的各自的优先级、MAC地址信息，来确定根桥，优先级值越小，优先级越高，MAC地址亦然，交换机默认的优先级值为32768。
RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)在STP基础上进行了改进，实现了网络拓扑快速收敛。但他们均是通过阻塞某个端口来实现环路消除的，存在浪费带宽的缺点，MSTP在STP和RSTP的基础上进行了改进，既可以快速收敛又提供了数据转发的多个冗余路径，在数据转发过程中实现VLAN数据的负载均衡。

STP是二层协议，只运行在交换机上。

(1)E-LAN技术是802.1Q的VLAN帧标记，双层标记，打了两层VLAN标签，这种技术被定义为IEEE
802.1ad,也称为QinQ技术。
QinQ实际是把用户VLAN嵌套在运营商城域以太网VLAN中传送。
(2)IEEE802.1ah,也称为PBB,也叫MAC-IN-MAC技术。

4.无线通信网

4.1 4G、5G

4G关键技术
4G关键技术包括：OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、 MIMO(MultipleInput Multiple Output)、软件无线电(Software Defined Radio,SDR)技术、VolP (Voice over Internet Protocol)技术等。

OFDMA技术：OFDMA技术是4G中的一种多址技术，通过将无线信道分成多个子信道来实现多用户之间的并行传输，提高了频谱利用率和数据传输速率。

MIMO技术：MIMO技术是4G中的一种天线技术，通过使用多个天线来发送和接收数据，可以显著提高无线信道的容量和数据传输速率。

码本分集技术：码本分集技术是4G中的一种编码技术，通过在发送数据时添加纠错码来提高数据的可靠性，减少误码率，从而提高数据传输速率和通信质量。

软件无线电技术：通过软件定义无线电设备的信号处理、调制解调、信道估计等功能，可以实现高度灵活的无线通信系统，提高了系统的可扩展性和适应性。

VolP技术：VolP技术是4G中的一种语音通信技术，通过将语音数据转换成数字信号进行传输，实现了语音和数据在同一网络上的传输，提高了通信效率和资源利用率。

安全加密技术：4G中的安全加密技术主要包括身份认证、数据加密、安全传输等，通过使用密码学算法等技术保障数据的安全性和用户的隐私。

5G

4.2 CDMA+wlan+802.11

CDMA系统为不同用户分配码片，根据计算正交值来判断是否接收数据和接收的数据是多少。
正交结果为1，表示发送数据1，
正交结果为-1，表示发送数据为0，
正交结果为0，表示未向该终端发送数据。

正交计算：对应位置相乘再相加再除以位数。

wlan
无线网主要使用三种通信技术：红外线、扩展频谱（扩频）和窄带微波技术。
扩展频谱通信：将信号散步到更宽的带宽上以减少发送阻塞和干扰的机会。
WLAN主要使用扩展频谱技术：频率跳动扩频FHSS(蓝牙)和直接序列扩展频谱DSSS(Wi-Fi)。

在中国，5.8GHz频段内有5个非重叠信道，分别为：149,153,157,161,165
5GHz频段不同信道，中心频率间隔为 20 MHz

WLAN网络可以分为三类：基础无线网络、AdHoc网络和分布式无线系统。
基础无线网络(Infrastructure Networking):用户通过无线接入点AP接入。
特殊网络(AdHoc Networking):用于军用自组网或寝室局域网联机游戏。
分布式无线系统：通过AC控制大量AP组成的无线网络。

802.11


DIFS(分布式协调IFS):最长的IFS,优先级最低，用于异步帧竞争访问的时延。
PIFS(点协调IFS):中等长度的IFS,优先级居中，在PCF操作中使用。
SIFS(短IFS):最短的IFS,优先级最高，用于需要立即响应的操作（确认ACK)。

4.3 ADhoc+wlan安全机制+无线个人网

ADHoc网络是由无线移动节点组成的对等网，不需要AP/基站等网络基础设施，每个节点既是主机，又是路由节点，是一种MANET(Mobile Ad Hoc Network)网络。

wlan安全机制

无线个人网
无线个人网(Wireless Personal Area Network,WPAN）,覆盖半径10m左右。

2001年，蓝牙被确定为IEEE802.15.1。使用2.4GHz进行通信，采用跳频通信技术(FHSS),数据速
率为1Mbps。目前蓝牙5.3速率可达48Mbps,考试仍以1Mbps为准。

Zigbee基于IEEE802.15.4,它瞄准了速率更低、距离更近、更省电的无线个人网。
通信速率可以低至9.6kbps,从而可以实现低成本无线通信。Zigbee具有良好的安全机制，网络层和MAC层都采用高级加密标准AES,同时结合了加密和认证功能的CCM* 算法。目前Zigbee被广泛应用于智能家居和医疗监护等场景。